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電子モジュール - セイコーエプソン株式会社
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発明の名称 電子モジュール
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−19409(P2007−19409A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−201799(P2005−201799)
出願日 平成17年7月11日(2005.7.11)
代理人 【識別番号】100090387
【弁理士】
【氏名又は名称】布施 行夫
発明者 田中 秀一
要約 課題
信頼性の高い電子モジュールを提供する。

解決手段
電子モジュールは、電極を有する半導体チップ10と、半導体チップ10の電極が形成された面に形成された樹脂突起20と、電極と電気的に接続されてなり、樹脂突起20上に至るように形成された配線30と、を含む半導体装置1を含む。電子モジュールは、半導体装置1が搭載された、配線パターン44を有する配線基板40を含む。電子モジュールは、半導体装置1と配線基板40とを接着する接着剤50を含む。半導体装置1は、配線基板40に、配線30における樹脂突起20とオーバーラップする部分が配線パターン44の電気的接続部45と接触するように搭載されてなる。接着剤50は、樹脂突起20に接触しないように形成されてなる。
特許請求の範囲
【請求項1】
電極を有する半導体チップと、前記半導体チップの前記電極が形成された面に形成された樹脂突起と、前記電極と電気的に接続されてなり、前記樹脂突起上に至るように形成された配線と、を含む半導体装置と、
前記半導体装置が搭載された、配線パターンを有する配線基板と、
前記半導体装置と前記配線基板とを接着する接着剤と、
を含み、
前記半導体装置は、前記配線基板に、前記配線における前記樹脂突起とオーバーラップする部分が前記配線パターンの電気的接続部と接触するように搭載されてなり、
前記接着剤は、前記樹脂突起と接触しないように形成されてなる電子モジュール。
【請求項2】
請求項1記載の電子モジュールにおいて、
前記接着剤は、前記配線と接触しないように形成されてなる電子モジュール。
【請求項3】
請求項1又は請求項2記載の電子モジュールにおいて、
前記接着剤は、前記半導体チップの前記電極が形成された面の周縁部と前記配線基板とを接着するように形成されてなる電子モジュール。
【請求項4】
請求項3記載の電子モジュールにおいて、
前記接着剤は、前記半導体チップの前記面の中央領域を避けて、周縁部のみに形成されてなる電子モジュール。
【請求項5】
請求項1から請求項4のいずれかに記載の電子モジュールにおいて、
前記半導体基板と前記配線基板との間には、前記接着剤によって区画された空間が形成されてなり、
前記空間は減圧されてなる電子モジュール。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
配線基板に半導体装置が実装されたタイプの電子モジュールが知られている。この電子モジュールでは、半導体装置と配線基板とを、接着剤によって接着することが知られている。この電子モジュールでは、接着剤の内側で、マイグレーションを原因とする電気的なショートの発生を防止することができれば、電子モジュールの信頼性を高めることができる。
【0003】
本発明の目的は、信頼性の高い電子モジュールを提供することにある。
【特許文献1】特開平2−272737号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0004】
(1)本発明に係る電子モジュールは、電極を有する半導体チップと、前記半導体チップの前記電極が形成された面に形成された樹脂突起と、前記電極と電気的に接続されてなり、前記樹脂突起上に至るように形成された配線と、を含む半導体装置と、
前記半導体装置が搭載された、配線パターンを有する配線基板と、
前記半導体装置と前記配線基板とを接着する接着剤と、
を含み、
前記半導体装置は、前記配線基板に、前記配線における前記樹脂突起とオーバーラップする部分が前記配線パターンの電気的接続部と接触するように搭載されてなり、
前記接着剤は、前記樹脂突起と接触しないように形成されてなる。本発明によると、マイグレーションを原因とする電気的なショートが発生しにくい、信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。
(2)この電子モジュールにおいて、
前記接着剤は、前記配線と接触しないように形成されていてもよい。
(3)この電子モジュールにおいて、
前記接着剤は、前記半導体チップの前記電極が形成された面の周縁部と前記配線基板とを接着するように形成されていてもよい。
(4)この電子モジュールにおいて、
前記接着剤は、前記半導体チップの前記面の中央領域を避けて、周縁部のみに形成されていてもよい。
(5)この電子モジュールにおいて、
前記半導体基板と前記配線基板との間には、前記接着剤によって区画された空間が形成されてなり、
前記空間は減圧されていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0005】
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、本発明は、以下の実施形態及び変形例を自由に組み合わせたものを含むものとする。
【0006】
本発明を適用した実施の形態に係る電子モジュール1は、半導体装置100を含む。図1(A)及び図1(B)を参照して、半導体装置100の構成について説明する。
【0007】
半導体装置100は、半導体チップ10を含む。半導体チップ10は、例えばシリコン基板であってもよい。半導体チップ10には、集積回路12が形成されていてもよい(図1(B)参照)。集積回路12の構成は特に限定されないが、例えば、トランジスタ等の能動素子や、抵抗、コイル、コンデンサ等の受動素子を含んでいてもよい。半導体チップ10の集積回路12が形成された面(能動面)は、長方形をなしていてもよい。ただし、半導体チップ10の能動面は、正方形をなしていてもよい(図示せず)。
【0008】
半導体チップ10は、図1(B)に示すように、電極14を有する。電極14は、半導体チップ10の内部と電気的に接続されていてもよい。電極14は、集積回路12と電気的に接続されていてもよい。あるいは、集積回路12に電気的に接続されていない導電体を含めて、電極14と称してもよい。電極14は、半導体チップの内部配線の一部であってもよい。このとき、電極14は、半導体チップの内部配線のうち、外部との電気的な接続に利用される部分であってもよい。電極14は、アルミニウム又は銅等の金属で形成されていてもよい。
【0009】
半導体チップ10は、図1(B)に示すように、パッシベーション膜16を有していてもよい。パッシベーション膜16は、電極14を露出させるように形成されていてもよい。パッシベーション膜16は、電極14を露出させる開口を有していてもよい。パッシベーション膜16は、電極14を部分的に覆うように形成されていてもよい。パッシベーション膜16は、電極14の周囲を覆うように形成されていてもよい。パッシベーション膜16は、例えば、SiOやSiN等の無機絶縁膜であってもよい。あるいは、パッシベーション膜16は、ポリイミド樹脂などの有機絶縁膜であってもよい。
【0010】
半導体装置100は、図1(A)及び図1(B)に示すように、半導体チップ10上に形成された樹脂突起20を含む。樹脂突起20は、半導体チップ10の電極14が形成された面に形成されてなる。樹脂突起20は、パッシベーション膜16上に形成されていてもよい。樹脂突起20の材料は特に限定されず、既に公知となっているいずれかの材料を適用してもよい。例えば、樹脂突起20は、ポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン(BCB;benzocyclobutene)、ポリベンゾオキサゾール(PBO;polybenzoxazole)等の樹脂で形成してもよい。樹脂突起20の形状も特に限定されるものではない。例えば、樹脂突起20は、直線状に形成されていてもよい(図1(A)参照)。半導体チップ10が長方形をなす場合、樹脂突起20は、半導体チップ10の長辺に沿って延びるように形成されていてもよい。樹脂突起20の表面は、曲面になっていてもよい。このとき、樹脂突起20の断面形状は、図1(B)に示すように、半円状をなしていてもよい。ただし、樹脂突起20は、半球状をなしていてもよい(図示せず)。
【0011】
半導体装置100は、図1(A)及び図1(B)に示すように、配線30を含む。配線30は、電極14と電気的に接続されてなる。配線30は、樹脂突起20上に至るように形成されてなる。配線30の構造は、特に限定されるものではない。例えば、配線30は複数層で形成されていてもよい。このとき、配線30は、チタンタングステンによって形成された第1の層と、金によって形成された第2の層とを含んでいてもよい(図示せず)。あるいは、配線30は、単層で形成されていてもよい。配線30を、パッシベーション膜16と接触するように形成してもよい。このとき、配線30を、樹脂突起20の両側で、パッシベーション膜16に接触するように形成してもよい。また、配線30は、電極14と接触するように形成してもよい。これにより、配線30と電極14とを電気的に接続させてもよい。
【0012】
なお、半導体装置100では、図1(A)に示すように、1つの樹脂突起20に複数の配線30が形成されていてもよい。ただし、これとは別に、1つの樹脂突起20には、1つの配線30のみが形成されていてもよい。
【0013】
半導体装置100は、以上の構成をなしていてもよい。
【0014】
本実施の形態に係る電子モジュール1は、配線基板40を含む(図2参照)。配線基板40は、ベース基板42と、ベース基板42に設けられた配線パターン44とを有していてもよい。ベース基板42の材料は特に限定されず、有機系又は無機系のいずれの材料であってもよく、これらの複合構造からなるものであってもよい。ベース基板42として、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)からなる基板又はフィルムを使用してもよい。あるいは、ベース基板42としてポリイミド樹脂からなるフレキシブル基板を使用してもよい。フレキシブル基板としてFPC(Flexible Printed Circuit)や、TAB(Tape Automated Bonding)技術で使用されるテープを使用してもよい。また、無機系の材料から形成されたベース基板42として、例えばセラミックス基板やガラス基板が挙げられる。ベース基板42がガラス基板である場合、配線基板40は、電気光学パネル(液晶パネル・エレクトロルミネッセンスパネル等)の一部であってもよい。配線パターン44の材料についても、特に限定されるものではない。例えば、配線パターン44は、銅(Cu)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、チタンタングステン(Ti−W)のうちのいずれかを積層して形成されていてもよい。あるいは、配線基板40が液晶パネルの場合、配線パターン44は、ITO(Indium Tin Oxide)、Cr、Alなどの金属膜、金属化合物膜、又は、それらの複合膜によって形成されていてもよい。このとき、配線パターン44は、液晶を駆動する電極(走査電極、信号電極、対向電極等)に電気的に接続されていてもよい。配線パターン44は、その一部がベース基板42の内側を通るように形成されていてもよい。そして、配線パターン44は、電気的接続部45を含む。電気的接続部45は、配線パターン44のうち、他の部材との電気的な接続に利用される部分である。電気的接続部45は、例えば、ベース基板42の表面に形成されていてもよい。
【0015】
本実施の形態に係る電子モジュール1は、配線基板40に半導体装置100が搭載された構造をなす。すなわち、図2に示すように、配線基板40には、半導体装置100が搭載されてなる。このとき、半導体装置100は、配線30における樹脂突起20とオーバーラップする部分が、配線パターン44の電気的接続部45と接触するように搭載されてなる。すなわち、半導体装置100は、半導体チップ10の電極14が形成された面が配線基板40と対向するように搭載されているといえる。なお、電子モジュール1では、樹脂突起20は、弾性変形していてもよい。すなわち、樹脂突起20は、半導体チップ10と配線基板40とによって押しつぶされていてもよい。これにより、樹脂突起20の弾性力によって、配線30と配線パターン44の電気的接続部45とを押し付けることができるため、電気的な接続信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。なお、後述する接着剤50によって、半導体装置100を、配線基板40に固定してもよい。すなわち、接着剤50によって、半導体装置100と配線基板40との間隔を保ってもよい。これにより、樹脂突起20が弾性変形した状態を維持してもよい。
【0016】
本実施の形態に係る電子モジュール1は、図2に示すように、半導体装置100と配線基板40とを接着する接着剤50を含む。接着剤50は、図2に示すように、樹脂突起20と接触しないように形成されてなる。このとき、接着剤50は、樹脂突起20の周囲を避けて形成されていてもよい。言い換えると、接着剤50は、樹脂突起20と間隔をあけて形成されていてもよい。接着剤50は、樹脂突起20に接着(固着)されないように形成されていてもよい。半導体チップ10と配線基板40との間には、接着剤50によって区画された空間52が形成されていてもよい。このとき、樹脂突起20は、空間52の内側に配置されていてもよい。また、空間52は減圧されていてもよい。すなわち、空間52は、大気圧よりも圧力が低くなっていてもよい。半導体装置100を配線基板40に搭載する工程及び接着剤50を形成する工程を、減圧環境下で行うことで、空間52を、大気圧よりも圧力が低くなるように形成してもよい。なお、接着剤50は、配線30における樹脂突起20上に形成された部分と接触しないように形成されていてもよい。
【0017】
また、接着剤50は、半導体チップ10の電極14が形成された面の周縁部と配線基板40とを接着するように形成されていてもよい。すなわち、接着剤50は、半導体チップ10の周縁部と配線基板40との空隙をふさぐように形成されていてもよい。これにより、半導体装置100とオーバーラップする領域内に、外部から水分が浸入することを防止することができる。そのため、樹脂突起20や配線30が劣化しにくい、信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。なお、接着剤50は、半導体チップ10を囲むように形成されていてもよい。このとき、接着剤50は、半導体チップ10の外側に至るように形成されていてもよい。また、接着剤50は、図2に示すように、半導体チップ10の電極14が形成された面の中央領域を避けて、周縁部のみに形成されていてもよい。
【0018】
接着剤50を形成する方法は特に限定されるものではない。例えば、半導体装置100を配線基板40に搭載した後に、接着剤50を設ける工程を行ってもよい。例えば、半導体装置100を配線基板40に搭載した後に、半導体チップ10と配線基板40との間に接着剤50の材料を設け、これを硬化させることによって接着剤50を形成してもよい。このとき、接着剤50の材料の粘度や量を調整することで、接着剤50を、所定の領域に形成してもよい。
【0019】
本実施の形態に係る電子モジュール1は、以上の構成をなしていてもよい。電子モジュール1によると、隣り合う2つの配線30(電気的接続部45)の間で、マイグレーションを原因とする電気的なショートが発生しにくい、信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。以下、この効果について説明する。
【0020】
一般的に、樹脂の内部には水分が含まれている。そして、温度変化などの影響を受けて、樹脂中の水分は、気化して樹脂の外側に発散されることがあった。樹脂を含む電子モジュールでは、この水分が樹脂の外側で液化することで、電子モジュール内に液体(水滴)が生じることがあった。水分が液化する理由として、例えば、樹脂から発散した水分が密閉空間内に充填されることによって密閉空間内の水蒸気圧が高まり、これが飽和蒸気圧を超えることで、該密閉空間内で水分が凝結することが考えられる。そして、隣り合う2つの配線が当該液体に接触すると、電気的なショートが起こることがあった。これを防止するためには、電子モジュール内に液体を発生させないか、あるいは、液体が発生した場合でも、隣り合う2つの配線に接触させないことが重要である。
【0021】
ところで、先に説明したように、電子モジュール1では、接着剤50は、樹脂突起20と接触しないように形成されてなる。言い換えると、接着剤50は、樹脂突起20と間隔をあけて形成されてなる。すなわち、樹脂突起20と接着剤50との間には、空間52が形成される。そのため、電子モジュール1では、空間52に分散された水分が液化しにくくなる。詳しくは、樹脂(樹脂突起20や接着剤50等)中の水分は、樹脂の外側に発散されて、樹脂突起20と接着剤50とによって区画される空間中に分散される。これが凝結すると電子モジュール1の内部に液体が発生し、電気的なショートを発生させる恐れがある。しかし、電子モジュール1によると、空間52を予め広くすることが可能である。そのため、空間52の蒸気圧を低く抑えることが可能になり、空間52の圧力が飽和水蒸気圧を超えないようにすることができる。そのため、空間52中で液体が発生する(水蒸気が凝結する)ことを防止することができる。このことから、電子モジュール1によると、内部に液体が発生しにくい電子モジュールを提供することができる。
【0022】
なお、空間52が減圧された空間である場合、空間52内で、水分の凝結がさらに起きにくくなる。そのため、さらに信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。
【0023】
また、接着剤50が、半導体チップ10の中央領域を避けて、周縁部のみに形成されてなる場合、空間52の容積を、さらに大きくすることが可能になる。これによると、電子モジュール1の内部には、さらに液体が発生しにくくなる。そのため、さらに信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。
【0024】
また、電子モジュール1によると、内部に水分が発生した場合でも、この水分が隣り合う2つの配線30と接触することを防止することができる。
【0025】
すなわち、樹脂突起20と接着剤50とが接触するように形成されている場合には、両者の間隔は非常に狭くなるため、この界面に発生した液体は、非常に広い範囲に拡がることになる。そのため、微量の液体であっても、隣り合う2つの配線30と接触する恐れがある。
【0026】
これに対して、電子モジュール1によると、接着剤50は、樹脂突起20と接触しないように形成されてなる。すなわち、樹脂突起20と接着剤50とは間隔をあけて配置されてなる。そのため、樹脂突起20及び接着剤50の表面に微量の液体が付着した場合にも、これが大きく拡がることを防止することができる。そのため、液体が、隣り合う2つの配線30と接触することを防止することができる。
【0027】
このことから、本発明によると、隣り合う2つの配線30間で電気的なショートの発生しにくい、信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。
【0028】
図3には、電子モジュール1の具体例の一つとして、表示デバイス1000を示す。表示デバイスは、例えば液晶表示デバイスやEL(Electrical Luminescence)表示デバイスであってもよい。そして、半導体装置100(半導体チップ10)は、表示デバイスを制御するドライバICであってもよい。
【0029】
図4は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る電子モジュールについて説明するための図である。
【0030】
本実施の形態に係る電子モジュール2は、接着剤60を含む。接着剤60は、図4に示すように、配線30と接触しないように形成されていてもよい。これによると、接着剤60の表面に微量な液体が付着した場合に、これが隣り合う2つの配線30と接触することを防止することができる。そのため、隣り合う2つの配線30間で、マイグレーションを原因とする電気的なショートが発生しにくい、信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。また、これによると、空間62を広くすることができるため、信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。なお、接着剤60は、半導体チップ10とオーバーラップする領域内のみに形成されていてもよい。これにより、半導体装置100の実装面積の小さい電子モジュールを提供することができる。また、接着剤60は、半導体チップ10の中央部と配線基板40とを接着させる部分を有していてもよい。これにより、接着剤60の接着力を確保することができる。
【0031】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】図1(A)及び図1(B)は、本発明を適用した実施の形態に係る電子モジュールについて説明するための図である。
【図2】図2は、本発明を適用した実施の形態に係る電子モジュールについて説明するための図である。
【図3】図3は、本発明を適用した実施の形態に係る電子モジュールについて説明するための図である。
【図4】図4は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る電子モジュールについて説明するための図である。
【符号の説明】
【0033】
1…電子モジュール、 2…電子モジュール、 10…半導体チップ、 12…集積回路、 14…電極、 16…パッシベーション膜、 20…樹脂突起、 30…配線、 40…配線基板、 42…ベース基板、 44…配線パターン、 45…電気的接続部、 50…接着剤、 52…空間、 60…接着剤、 100…半導体装置




 

 


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